人们依次发明的计算机

计算工具的演变经历了从简单到复杂,从低级到高级的不同阶段,比如从《结绳笔记》中的绳结到计算,算盘计算尺,机械计算机等等。它们在不同的历史时期发挥了各自的历史作用,也启发了电子计算机的发展和设计思想。

从65438年到0889年,美国科学家赫尔曼·霍尔瑞斯(herman hollerith)研制了一种基于电学的电子制表器,用来存储计算数据。

1930年,美国科学家瓦内瓦·布什建造了世界上第一台模拟电子计算机。

1946年2月4日,美国军方定制的世界上第一台电子计算机“ENIAC电子数值和计算器”在宾夕法尼亚大学问世。Eniac(中文名:ENIAC)是美国奥伯丁武器试验靶场为满足弹道计算的需要而开发的。这个计算器使用17840个电子管,尺寸为80英尺×8英尺,重量为28t(吨)。其功耗为170kW,运算速度为每秒5000次,成本约为48.7万美元。ENIAC的问世具有划时代的意义,预示着电子计算机时代的到来。在接下来的60年里,计算机技术以惊人的速度发展,任何技术的性价比都可以在30年内提高6个数量级。

1代:电子管数码机(1946—1958)

硬件方面,采用真空管作为逻辑元件,水银延迟线作为主存储器。

电子管数字计算机

、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯;外部存储器使用磁带。软件使用机器语言和汇编语言。应用领域主要是军事和科学计算。

其特点是体积大、功耗高、可靠性差。它速度慢(通常每秒几千到几万次),而且很贵,但它为计算机的未来发展奠定了基础。

第二代:晶体管数字机(1958—1964)

硬件操作系统、高级语言及其编译器。应用领域主要是科学计算和事务处理,并开始进入工业控制领域。其特点是体积更小、能耗更低、可靠性更高、运算速度更快(一般为每秒654.38+百万次,最高可达300万次),性能优于654.38+0代计算机。

第三代:集成电路数字机(1964—1970)

在硬件方面,采用中小规模集成电路(MSI,SSI)作为逻辑元件,磁芯仍然作为主存储器。在软件方面,有分时操作系统和结构化、规模化的编程方式。其特点是速度更快(一般每秒几百万到几千万次),可靠性显著提高,价格进一步降低,产品走向通用化、系列化和标准化。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。

第四代:大规模集成电路机器(1970至今)

在硬件方面,逻辑元件是大规模和超大规模集成电路(LSI和VLSI)。在软件方面,出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言。其特点是1971年世界上第一个微处理器在美国硅谷诞生,开创了微型计算机的新时代。应用领域逐渐从科学计算、事务管理、过程控制走向家庭。

由于集成技术的发展,半导体芯片的集成度更高,每个芯片可以容纳数万甚至数百万个晶体管,运算器和控制器可以集中在一个芯片上,从而出现了微处理器,可以用大规模和超大规模集成电路组装成微型计算机,即微型计算机或pc机。微型计算机体积小,价格便宜,使用方便,但其功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。另一方面,用大规模和超大规模集成电路制成的各种逻辑芯片被做成巨型计算机,体积不是很大,但运算速度可以达到一亿次甚至几十亿次。在我国,继1983研制成功每秒1亿次运算的银河I型超级计算机后,1993又研制成功每秒10亿次运算的银河II型通用并行超级计算机。这一时期还产生了新一代的编程语言、数据库管理系统和网络软件。

随着物理元件和设备的变化,不仅主机发生了升级,其外部设备也在不断变化。比如外存,从最初的阴极射线显示管发展到磁芯和磁鼓,再到万能磁盘,现在有了体积更小、容量更大、速度更快的光盘。

随着科学技术的进步,各种计算机技术和网络技术的飞速发展,计算机的发展进入了一个快速而崭新的时代。计算机从功能单一、体积大发展到功能复杂、体积微小、资源网络化。计算机的未来充满了变数,毫无疑问性能会有很大的提升,但是实现性能的飞跃有很多种方法。然而,性能的大幅提升并不是计算机发展的必由之路。电脑的发展应该越来越人性化,同时也要注意环保等等。

计算机从出现到现在,经历了四代机器语言、编程语言、简单操作系统以及Linux、Macos、BSD、Windows等现代操作系统,运行速度也有了很大的提高。第四代计算机的运算速度已经达到每秒几十亿次。计算机也从只用于军事科研发展到人人拥有。计算机强大的应用功能创造了巨大的市场需求。未来计算机性能应该向小型化、网络化、智能化、巨型化方向发展。

巨大的

巨型是指为了满足尖端科学技术的需要,发展速度高、存储容量大、功能强大的超级计算机。随着人们对计算机的依赖越来越大,特别是在军事和科研教育方面,对计算机存储空间和运行速度的要求会越来越高。此外,电脑的功能更加多样化。

微型化

随着微处理器(CPU)的出现,微处理器被用在计算机中,降低了计算机的体积和成本。另一方面,软件业的快速发展提高了计算机内部操作系统的便利性,计算机的外部设备也越来越完善。随着计算机理论和技术的不断完善,微型计算机已经迅速渗透到全社会的各个行业和部门,成为人们生活和学习的必需品。40年来,计算机的体积不断缩小,台式电脑、笔记本电脑、掌上电脑、平板电脑的体积逐渐小型化,为人们提供了便捷的服务。因此,未来计算机将继续小型化和小型化。

建立工作关系网

互联网连接了全世界的电脑,从此进入了互联网时代。计算机网络彻底改变了人类世界。人们通过互联网(OICQ、微博等)进行交流和沟通。),而且他们可以享受教育资源(文献咨询、远程教育等)。)和信息咨询(百度、谷歌等。).尤其是无线网络的出现,大大提高了人们使用网络的便利性,未来计算机将进一步向网络化发展。

人工智能

计算机人工智能是未来发展的必然趋势。现代计算机具有强大的功能和运行速度,但与人脑相比,其智能和逻辑能力仍有待提高。人类在不断探索如何让计算机更好地反映人类的思维,让计算机具备人类逻辑思维和判断的能力。它们可以通过思维与人类交流,摒弃以往依靠编码程序运行计算机的方法,直接向计算机发出指令。

多媒体

传统计算机处理的信息主要是字符和数字。事实上,人们更习惯于图片、文字、声音、图像等形式的多媒体信息。多媒体技术可以整合图形、图像、音频、视频和文本,使信息处理的对象和内容更接近现实世界。

技术组合

计算机微处理器(CPU)以晶体管为基本元件。随着处理器的不断改进和升级,计算机的结构和部件也将发生很大的变化。随着光电技术、量子技术和生物技术的发展,极大地推动了新型计算机的发展。

自20世纪80年代以来,ALU和控制单元(集成到中央处理器(CPU))逐渐集成到一个集成电路中,称为微处理器。这种计算机的工作模式非常直观:在一个时钟周期内,计算机先从存储器中获取指令和数据,然后执行指令,存储数据,再获取下一条指令。重复该过程,直到获得终止指令。按照控制器的解释,运算单元执行的指令集是一组精心定义的简单指令,数量非常有限。

分子

分子计算机体积小,功耗低,运算速度快,存储量大。分子计算机的运作是将信息以电荷的形式吸收到分子晶体上,并以更有效的方式进行排列。分子计算机的运行过程是蛋白质分子与周围物理化学介质相互作用的过程。开关是酶,程序在酶合成系统本身和蛋白质的结构中表达的很清楚。由生物分子组成的计算机可以在生化环境中运行,甚至可以在生物有机体中运行,可以以其他分子的形式与外界环境进行交换。因此,它将在医学诊疗、基因追踪和仿生工程中发挥不可替代的作用。分子芯片的尺寸大大缩小,效率却大大提高。分子计算机完成一次运算所需时间仅为10皮秒,比人类思维速度快100万倍。分子计算机的存储能力惊人,1立方米的DNA溶液可以存储1万亿的二进制数据。分子计算机消耗的能量非常小,只有电子计算机的十亿分之一。由于分子芯片的原料是蛋白质分子,分子计算机不仅具有自我修复的功能,还可以直接与活体分子连接。

量子类型

量子计算机是利用原子的量子特性来处理信息的新概念计算机。根据量子理论,在没有相互作用的情况下,原子在任意时刻都处于两种状态,称为量子超态。原子会旋转,即同时向两个方向自旋,这和电子计算机0和1完全一样。如果一组原子聚集在一起,它们不会像电子计算机那样进行线性运算,而是同时进行所有可能的运算。比如量子计算机在处理数据的时候,会同步完成,而不是一步一步来。只要40个原子一起算,就相当于今天一台超级计算机的性能。量子计算机以量子态的原子作为中央处理器和存储器,运算速度可能比奔腾4芯片快1亿倍。就像一枚信息火箭,瞬间轻松破解任何安全密码,黑客任务轻而易举。难怪中情局对它特别感兴趣。

光子

光子计算机

1990年初,贝尔实验室做出了世界上第一台光子计算机。

光子计算机是一种利用光信号进行数字运算、逻辑运算、信息存储和处理的新型计算机。光子计算机的基本组成部分是集成光路,集成光路包括激光器、透镜和核镜。因为光子比电子快,光子计算机的运行速度可以达到一万亿倍。它的存储容量是现代计算机的数万倍,还能识别和合成语言、图形和手势。

许多国家投入巨资研究光子计算机。随着现代光学、计算机技术和微电子技术的结合,在不久的将来,光子计算机将成为人类的通用工具。

纳米

纳米计算机是利用纳米技术发展起来的新型高性能计算机。纳米管元件的尺寸在几纳米到几十纳米的范围内,质感强,导电性强,可以代替硅片制造计算机。“纳米”是计量单位。一纳米等于10的(-9)次方米,大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是20世纪80年代初以来迅速发展起来的一个新的前沿科学研究领域。最终目标是人类可以按照自己的意志直接操纵单个原子,生产出具有特定功能的产品。纳米技术是从微机电系统开始的,将传感器、电机和各种处理器放在一个硅片上,形成一个系统。纳米技术开发的计算机存储芯片只有几百个原子大小,相当于人类头发直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要消耗任何能源,而且性能比现在的计算机强大很多倍。

生物

自20世纪80年代以来,生物工程学家投入大量精力对人脑、神经元和受体进行研究,以期研制出第六代计算机——生物计算机,能够模拟人脑的思维,低消耗,高效率。用蛋白质做的计算机芯片,存储容量可以达到普通计算机的654.38+0亿倍。生物计算机元件密度比大脑神经元高1万倍,传递信息的速度比人脑思维快1万倍。其特点是可以实现分布式联想记忆,在一定程度上模拟人和动物的学习功能。它是一台具有知识、学习和推理的计算机,具有理解自然语言、声音、文字和图像的能力,具有说话的能力,使人和机器可以直接用自然语言对话。它能利用已有的和不断学习的知识进行思考、联想、推理和得出结论,解决复杂问题,并具有收集、记忆和检索相关知识的能力。